第三章熔池凝固

1、第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学 研究熔池凝固过程的意义所在？研究熔池凝固过程的意义所在？第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学1 1. . 熔熔 池：池：30cm30cm3 3 100g 4100/s 100g 4100/s 铸钢锭：几吨铸钢锭：几吨 几十吨几十吨 （31503150）1010-4 -4 /s /s 2 2. . 熔池：熔池100 铸钢锭：铸钢锭：1550 1550 3 3. . 第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学

2、自发形核自发形核 所需能量：所需能量： 其中：其中：新相新相- -液相界面张力液相界面张力 FvFv 单位体积内固液两相自由能之差单位体积内固液两相自由能之差 2v3kF316E第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学 非自发形核非自发形核 所需能量：所需能量： =0 =0 E Ek k = 0 = 0 现成晶现成晶核核 =180=180 E Ek k = E= Ek k 全自发形全自发形核核 =0 180 =0 180 E Ek k /E/Ek k = 01= 01 )4coscos32(3kkEE第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学熔合区母材晶粒上成长的柱状晶熔合区母材

3、晶粒上成长的柱状晶不锈钢自动焊时的不锈钢自动焊时的交互结晶交互结晶第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学 晶粒生长有晶粒生长有方向性方向性，某一，某一方向的生长速度最大方向的生长速度最大 当最大的生长速度方向与当最大的生长速度方向与最大温度梯度方向一致时，最大温度梯度方向一致时，可优先长成可优先长成 选择性选择性 第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学VcosVcosV VcoscosdtdtdxdxdtdtdsdsdxcosdxcosdsdsC CVc第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学212222)1(1coszyzykkkkqvA21222)1()(1co

4、syyMkkTqA厚大焊件表面快速堆焊：厚大焊件表面快速堆焊：薄板上自动焊接：薄板上自动焊接：其中：其中：OHZkOBYkZy,第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学 1 晶粒成长的平均线速度是变化的晶粒成长的平均线速度是变化的 a)晶粒成长的方向和线速度是变化的晶粒成长的方向和线速度是变化的 b)在熔合线上最小（等于零）在焊缝中心最大（等于焊速）在熔合线上最小（等于零）在焊缝中心最大（等于焊速） 2 焊接工艺参数对晶粒成长方向及平均速度均有影响焊接工艺参数对晶粒成长方向及平均速度均有影响 a) 焊速越大焊速越大角越大，晶粒主轴成长方向越垂直于焊缝中心线角越大，晶粒主轴成长方向越垂直

5、于焊缝中心线第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学 2 焊接工艺参数对晶粒成长方向及平均速度均有影响焊接工艺参数对晶粒成长方向及平均速度均有影响 a) 焊速越大焊速越大角越大，晶粒主轴成长方向越垂直于焊缝中心线角越大，晶粒主轴成长方向越垂直于焊缝中心线 b)当功率不变时，焊速越大当功率不变时，焊速越大,晶粒成长平均速度增大晶粒成长平均速度增大第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学（1）因为体积长大而使体系自由能下降）因为体积长大而使体系自由能下降（2）因长大而产生的新固相表面使体系的自由能升高）因长大而产生的新固相表面使体系的自由能升高第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金

6、佳木斯大学 正的温度梯度：正的温度梯度： 平面晶，生长缓慢 （主要） 负的温度梯度：负的温度梯度： 生长速度快，除主 轴外，还有分枝， 生成树枝晶（较少）平面晶平面晶树枝状晶树枝状晶第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学 工业上使用金属都是合金工业上使用金属都是合金 固液金属的结晶取决于两个因素固液金属的结晶取决于两个因素 a 温度过冷温度过冷 b 成分过冷成分过冷 第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学 平面结晶：平面结晶： 第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学 胞状结晶：胞状结晶： 第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学 胞状结晶：胞状结晶： 第一

7、章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学 胞状树枝结晶：胞状树枝结晶： 第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学 树枝状结晶：树枝状结晶： 第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学 等轴晶：等轴晶： 第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学 第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学 第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学 第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学 第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学 第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学 第一章第一章 焊焊接化接化学学冶

8、金冶金佳木斯大学 第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学 第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学 第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学 第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学 第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学 第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学 GTTTTSLYTSLA其中，A-熔合区的宽度（mm） -温度梯度(/mm) TL-被焊金属的液相线() TS-被焊金属的固相线()YT第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学 第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学 第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大

9、学 第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学 固态相变后主要是铁素体加少量珠光体固态相变后主要是铁素体加少量珠光体 有时出现魏氏体组织有时出现魏氏体组织 第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学第一章

10、第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学 第一章第一章 焊焊接化接化学

11、学冶金冶金佳木斯大学 第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学 第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学 第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学C+O=COFeO+C=CO+FeMnO十C=CO+MnSiO2+2C=2CO+Si 第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学 FeO+C=CO+Fe 第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学 第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学 KTrCen32422102 .1610n第一章第一章 焊焊接化接化学学冶金冶金佳木斯大学 h11 cosaplAEPP VAA第一章第一章 焊焊